Identyfikacja sekwencji genu kodującego dehydrogenazę NADH1 u

Rocz. Nauk. Zoot., T. 37, z. 2 (2010) 145–149
Identyfikacja sekwencji genu kodującego
dehydrogenazę NADH 1 u sarny
Małgorzata Natonek-Wiśniewska, Ewa Słota
Instytut Zootechniki Państwowy Instytut Badawczy, Dział Immuno- i Cytogenetyki Zwierząt,
32-083 Balice k. Krakowa
Wykrycie komponentów pochodzących od sarny (Capra hircus) przysparza wielu problemów. Niejednokrotnie istniejące metody są niewystarczające do identyfikacji DNA sarniego w każdym rodzaju tkanki. Niekompletnie zsekwencjonowany mtDNA tego gatunku
dodatkowo komplikuje analizy utrudniając opracowanie nowych metod. Przedmiotem
niniejszej pracy była identyfikacja sekwencji genu kodującego dehydrogenaze NADH 1
u Capra hircus. Otrzymany w reakcji sekwencjonowania produkt miał wielkość 650 pz.
Sekwencje umieszczono w międzynarodowej bazie NCBI (GU199335).
Analiza mitochondrialnego DNA (mtDNA) jest rutynową metodą stosowaną
w badaniach nad przynależnością gatunkową zwierząt domowych i dzikich. Metoda ta jest przydatna w przypadku kłusownictwa, wypadków drogowych z udziałem
zwierząt, nielegalnego handlu produktami pochodzącymi od zwierząt zagrożonych
wyginięciem czy uzyskiwania nielegalnych produktów spożywczych. Badania można
wykonać ze śladów o dużym stopniu degradacji spowodowanej obróbką termiczną,
warunkami atmosferycznymi lub z natury zawierających małe ilości jądrowego DNA.
Do badań tych wykorzystuje się sekwencje nukleotydowe poszczególnych gatunków
umieszczone w międzynarodowej bazie NCBI (http://www.ncbi.nlm.nih.gov). Istnieją jednak gatunki, których całkowite mtDNA nie zostało dotychczas zsekwencjonowane. Przykładem może być sarna, której tkanki często są przedmiotem ekspertyz.
Z tego względu podjęto próbę zsekwencjonowania genu kodującego dehydrogenazę
NADH 1. W prezentowanej pracy przedstawiono wynik tego sekwencjonowania.
Materiał i metody
Materiałem badawczym były próbki krwi sarny pochodzące od dwóch osobników
(s2, s30) oraz próbka krwi kozy (k). Z próbek tych izolowano DNA zestawem Wizard
(Promega). W badaniach wykorzystano sekwencję należącą do kozy (Capra hircus
– NC_005044) analogiczną do poszukiwanej sarniej. Interesujący dla badań fragment
146
M. Natonek-Wiśniewska i E. Słota
zawarty był miedzy 2741 a 3697 parą zasad. Do fragmentu tego zaprojektowano przy
zastosowaniu Primer3 (Rozen i Skaletsky, 1998) startery ograniczające region 180>873 ND1 Capra hircus:
F:5’- CTTACGACCTGCACATCCT-3
R: 5’- AGTTGGTCGTAACGGAATCG-3
Starterów tych użyto do amplifikacji wcześniej wyizolowanego DNA sarniego
(s2, s30), a kontrolą pozytywną reakcji PCR było kozie DNA (k).
Optymalny skład mieszaniny reakcyjnej był następujący: 1 × Bufor; dNTPmix
– 1mM; polimeraza AmpliTaq Gold – 1,25 U; MgCl2 – 1,8 mM, primer mix –
0,8 pmol/μl, DNA – 1,5/μl. Całkowita objętość mieszaniny reakcyjnej wynosiła
25 µl. Amplifikację przeprowadzono przy zastosowaniu programu termicznego
o profilu: 95°C – 3 minut, 30 × (94°C – 1 min., 54°C – 1 min., 72°C – 1 min.) 72°C –
15 minut.
Produkty amplifikacji oczyszczono enzymem Exo Sap (37°C – 15 min, 80°C –
5 min, 4°C – ∞, a następnie sekwencjonowano przy użyciu chemii BigDye Terminator 1.1 (Applied Biosystems) oraz starterów użytych do reakcji PCR. Produkty
sekwencjonowania rozdzielono w 4% żelu poliakrylamidowym, a odczytu sekwencji
dokonano na automatycznym sekwenatorze (Applied Biosystems).
Wyniki
Zastosowane startery umożliwiające powielenie fragmentu genu kodującego dehydrogenazę NADH 1 u kozy Capra hircus pozwoliły na otrzymanie produktu reakcji
PCR dla sarniego DNA (Fot.1). Otrzymany produkt amplifikacji sekwencjonowano,
a odczytaną sekwencję porównano do sekwencji Capra hircus przy zastosowaniu
BLASTu (Altschul i in., 1997).
Fot.1. Wynik reakcji PCR. W kolejnych studzienkach znajduje się produkt reakcji PCR,
w której matrycą było DNA wyizolowane z próbek krwi sarny (s2), sarny (s30) i kozy (k).
KN oznacza kontrolę negatywną reakcji PCR. M – marker wielkości (25pz)
Fig. 1. Result of PCR. Lanes contain a PCR product, in which the matrix was DNA isolated from
blood samples of roe deer (s2), roe deer (s30) and goat (k). KN designates negative control of the PCR
reaction. M – size marker (25bp)
Identyfikacja sekwencji genu kodującego dehydrogenezę NADH 1 u sarny
147
Dopasowanie otrzymanej sekwencji z sekwencją źródłową z GenBanku przedstawia poniższy diagram, gdzie „ch” oznacza sekwencje 2741-> 3696 Capra hircus
(NC_005044), a „cc” otrzymaną sekwencję.
148
M. Natonek-Wiśniewska i E. Słota
Produkt sekwencjonowania jest w 86% homologiczny z sekwenją Capra hircus
(NC_005044).
Otrzymaną sekwencję umieszczono w międzynarodowej bazie NCBI
(GU199335).
Omówienie wyników
Analiza mtDNA jest użytecznym narzędziem identyfikacji gatunkowej zwierząt
hodowlanych i dzikich. Większość opracowanych metod identyfikacji gatunkowej
dotyczy zwierząt hodowlanych (Bottero et al., 2003; Lahiff et al., 2001), natomiast
wykrywanie materiału pochodzącego od zwierząt dzikich rzadziej jest przedmiotem
badań. Wyróżniający się wkład do badań nad metodami wykrywania komponentów
pochodzących od zwierząt wolnożyjacych należy do Fajardo, który proponuje identyfikację fragmentu 12SrRNA o wielkości około 712 pz dla jeleni, danieli, saren,
bydła owiec i kóz (Fajardo i in., 2007). Otrzymany produkt PCR następnie różnicuje gatunkowo przy zastosowaniu trzech enzymów restrykcyjnych. Metoda ta jednak
niesie ze sobą pewne ograniczenia spowodowane trudniejszą i nie zawsze możliwą
identyfikacja materiału pochodzącego od sarny. Ponadto mtDNA tego gatunku nie
zostało również całkowicie zsekwencjonowane co dodatkowo utrudnia identyfikacje
komponentów pochodzących od niego.
Opisywana w niniejszej pracy sekwencja o długości 650 pz i numerze akcesyjnym
GU199335 w międzynarodowej bazie NCBI (http://www.ncbi.nlm.nih.gov) znajduje
się w locus genu kodującego dehydrogenazę 1 (ang. NADH dehydrogenase subunit
1), której produktem jest białko o numerze identyfikacyjnym ACZ82358.1
W zidentyfikowanej sekwencji nukleotydowej występuje jedynie kodon start (zaczynający się w pozycji 2 nukleotydu w sekwencji GU199335), natomiast nie występuje kodon stop.
Wykryta sekwencja ma znaczenie zarówno poznawcze jak również może się przyczynić do opracowania lepszych metod identyfikacji mtDNA sarny.
Piśmiennictwo
A l t s c h u l S., M a d d e n T., S c h ä f f e r A., Z h a n g J., Z h a n g Z., M i l l e r W., L i p m a n D. (1997).
Gapped BLAST and PSI-BLAST: a new generation of protein database search programs. Nucleic
Acids Res., 25: 3389–3402.
B o t t e r o M.T., D a l m a s s o I.A., N u c e r a D., T u r i R.M., R o s a t i S., S q u a d r o n e S., G o r i a M.,
C i v e r a T. (2003). Development of a PCR assay for the detection of animal tissues in ruminant
feeds. J. Food Prot., 66 (12): 2307–2312.
F a j a r d o V., G o n z á l e z I., Ló p e z - C a l l e j a I., M a r t i n I., R o j a s M., P a v ó n M i g u e l A.,
H e r n á n d e z P., G a r c í a T., M a r t í n R. (2007). Analysis of mitochondrial DNA for authentication of meats from chamois (Rupicapra rupicapra), Pyrenean ibex (Capra pyrenaica), and mouflon
(Ovis ammon) by polymerase chain reaction-restriction fragment length polymorphism. J.AOAC Int.,
90: 179–186.
Identyfikacja sekwencji genu kodującego dehydrogenezę NADH 1 u sarny
149
L a h i f f S., G l e n n o n M., O ' B r i e n L., L y n g J., S m i t h T., M a h e r M., S h i l t o n N. (2001). Spe-
cies-specific PCR for the identification of ovine, porcine and chicken species in meat and bone meal
(MBM). Mol. Cell. Probes, 15: 27–35.
R o z e n S., S k a l e t s k y H. (1998). Primer 3. http://www.genome.wi.mit.edu/genome_software/other/
primer3.html
Zatwierdzono do druku 27 X 2010
Małgorzata Natonek-Wiśniewska, Ewa Słota
Sequencing the gene coding for NADH 1 dehydrogenase in roe deer
Summary
Identification of components from roe deer (Capra hircus) causes many problems. The existing methods are often inadequate to identify roe deer DNA in all tissue types. The fact that mtDNA of this species
is not completely sequenced makes the analyses even more complicated by hindering the development of
new methods. The aim of this study was to sequence the gene encoding NADH 1 dehydrogenase in Capra
hircus. The product obtained from sequencing reaction was 650 bp in length. The sequences were submitted to NCBI database (GU199335).
Key words: Capreolus capreolus, Capra hircus, PCR, NADH 1 sequencing